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歐美大地 公司新聞
探索海洋粘土的奧秘:溫州大學(xué)學(xué)者利用GDS空心圓柱扭剪儀揭秘軟質(zhì)海洋粘土在波浪荷載下的變形與非共軸特性
發(fā)布時(shí)間:2025-04-27 瀏覽次數(shù):26 來源:歐美大地


在海洋巖土工程領(lǐng)域,軟質(zhì)海洋粘土在波浪荷載作用下的力學(xué)行為一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。近期,溫州大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)最新研究成果為我們揭開了這一領(lǐng)域的神秘面紗。團(tuán)隊(duì)利用GDS空心圓柱扭剪儀,對(duì)有限厚度海床中的軟質(zhì)海洋粘土在波浪荷載作用下的變形和非共軸特性進(jìn)行了深入探究。

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https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2025.120650


以下是對(duì)這項(xiàng)成果的簡(jiǎn)要介紹:



研究背景

軟質(zhì)海洋粘土廣泛分布于沿海地區(qū),其高液限、高塑限和高壓縮性等特點(diǎn)使得在其上建造的近海基礎(chǔ)設(shè)施面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。波浪荷載會(huì)引發(fā)土體主應(yīng)力軸的旋轉(zhuǎn),進(jìn)而導(dǎo)致應(yīng)變積累、孔隙水壓上升和土體非共軸行為等一系列復(fù)雜力學(xué)現(xiàn)象。這些現(xiàn)象不僅影響土體的力學(xué)性能,還會(huì)對(duì)海上結(jié)構(gòu)物的地基安全性和穩(wěn)定性造成威脅。因此,準(zhǔn)確了解海洋粘土在波浪荷載下的力學(xué)特性,對(duì)于海上基礎(chǔ)工程的安全設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

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波浪荷載下土體的應(yīng)力狀態(tài)

圖片來源:論文截圖



研究?jī)?nèi)容與方法

本研究采用GDS空心圓柱扭剪儀,對(duì)飽和的軟質(zhì)海洋粘土試樣進(jìn)行了一系列不排水試驗(yàn)。試驗(yàn)中重點(diǎn)關(guān)注了垂直應(yīng)力和扭矩應(yīng)力之間的初始相位差(φ)以及循環(huán)應(yīng)力振幅比(η)對(duì)試樣變形和非共軸特性的影響。通過精確控制應(yīng)力路徑,研究人員能夠模擬波浪荷載下土體復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài),從而深入研究土體在主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)過程中的力學(xué)行為。

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空心圓柱試樣的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)

圖片來源:論文截圖

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試樣安裝過程

圖片來源:論文截圖



研究成果

  1. 變形特性:研究發(fā)現(xiàn),試樣的應(yīng)變分量隨初始相位差φ的增大而增大,軸向累積應(yīng)變?cè)讦?90°時(shí)達(dá)到峰值。此外,循環(huán)應(yīng)力振幅比η對(duì)試樣變形也有顯著影響。當(dāng)η=1.0時(shí),試樣變形最大,表明在總應(yīng)力保持不變的情況下,軸向應(yīng)力和扭矩應(yīng)力相互接近時(shí),變形更加明顯。

  2. 非共軸特性:研究人員提出,要準(zhǔn)確評(píng)估土體的非共軸性,必須同時(shí)考慮非共軸角β和應(yīng)力方向與應(yīng)力增量之間的夾角γ。研究結(jié)果表明,初始相位差φ越小,試樣的非共軸性越大。隨著循環(huán)應(yīng)力振幅比η的增大,出現(xiàn)非共軸角β峰值的主應(yīng)力方向α也隨之增大。


論文內(nèi)容全覽

這項(xiàng)最新研究成果不僅為理解軟質(zhì)海洋粘土在波浪荷載下的復(fù)雜力學(xué)行為提供了新的視角,還為近海巖土工程設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)。通過深入研究初始相位差和循環(huán)應(yīng)力振幅比對(duì)土體變形和非共軸特性的影響,研究人員能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)土體在實(shí)際工程中的力學(xué)響應(yīng),從而為海上基礎(chǔ)設(shè)施的安全建設(shè)和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。


論文全文可參考如下中文譯本:

海洋基礎(chǔ)前沿|軟質(zhì)海洋粘土在有限厚度海床中承受波浪荷載的變形和非共軸特性

上文為轉(zhuǎn)譯版本,建議結(jié)合英文原文進(jìn)行對(duì)照,以確保對(duì)內(nèi)容的準(zhǔn)確理解和引用。論文版權(quán)歸原作者或出處所有, 本文僅為成果分享和學(xué)術(shù)交流。